Question

14．黃銅礦（主要成分CuFeS₂）經(jīng)初步處理后，所得溶液甲中的溶質(zhì)為Fe₂（SO₄）₃，CuSO₄及H₂SO₄．某同學(xué)通過廢鐵屑與溶液甲反應(yīng)，制取補血劑原料碳酸亞鐵并回收銅．主要步驟如圖1所示．

（1）步驟Ⅰ中，生成銅的化學(xué)方程式：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄．
（2）Fe₂（SO₄）₃與鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式：xFe₂（SO₄）₃+yFe═zFeSO₄，其中x、y、z為化學(xué)計量數(shù)，z的值為3．
（3）步驟Ⅱ中加入一種可溶性試劑可實現(xiàn)其轉(zhuǎn)化，從復(fù)分解反應(yīng)發(fā)生的條件分析，該試劑可以是Na₂CO₃（填化學(xué)式）．
（4）步驟Ⅲ需加入的試劑是H₂SO₄（填化學(xué)式）．
（5）在實驗室里，有同學(xué)完成了以下實驗：將等質(zhì)量的鎂、鐵、鋅三種金屬分別放入三份溶液質(zhì)量和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均相等的稀鹽酸中，生成H₂的質(zhì)量與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖2所示，則金屬X是Mg（填化學(xué)式，下同），肯定有剩余的金屬是Mg、Fe．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅進(jìn)行分析；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)碳酸亞鐵是沉淀，硫酸亞鐵經(jīng)過步驟Ⅱ生成了碳酸亞鐵，所以該試劑可以是碳酸鈉進(jìn)行分析；
（4）根據(jù)不溶物中含有置換出的銅和反應(yīng)剩余的鐵進(jìn)行分析；
（5）根據(jù)金屬的活動性以及反應(yīng)原理來分析．

解答 解：（1）溶液甲中含有硫酸銅，硫酸銅和加入的鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，化學(xué)方程式為：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；故填：Fe+CuSO₄=Cu+FeSO₄；
（2）通過分析xFe₂（SO₄）₃+yFe=zFeSO₄可知，依據(jù)化合價的升降，將方程式配平，所以Fe₂（SO₄）₃+2Fe=3FeSO₄，z的值為3；故填：3；
（3）碳酸亞鐵是沉淀，硫酸亞鐵經(jīng)過步驟Ⅱ生成了碳酸亞鐵，所以該試劑可以是碳酸鈉；故填：Na₂CO₃；
（4）通過推導(dǎo)可知，不溶物中含有置換出的銅和反應(yīng)剩余的鐵，所以步驟Ⅲ回收銅的方法為：加入過量的稀硫酸，過濾、洗滌、干燥．故填：H₂SO₄；
（5）因為鎂最活潑，反應(yīng)時間少，則圖線X表示鎂的反應(yīng)情況，因為三種金屬生成的氫氣質(zhì)量相等，結(jié)合生成的氫氣質(zhì)量=$\frac{金屬的化合價}{金屬的相對原子質(zhì)量}$×金屬質(zhì)量，可知：鋅可能反應(yīng)完，鎂、鐵一定過量，故填：Mg；Mg、Fe．

點評 在解此類題時，首先分析題中考查的問題，然后結(jié)合學(xué)過的知識和題中所給的知識進(jìn)行解答．金屬與酸反應(yīng)的有關(guān)知識，綜合性較強，不僅需要根據(jù)圖象和題意分析出直接信息，還需要根據(jù)計算得出用量問題．